|
|
Application of Separation Techniques Connected with Mass Spectrometry for the Analysis of Environmentally Important Compounds
Mácová, Daniela ; Čelechovská, Olga (referee) ; Márová, Ivana (referee) ; Demnerová, Kateřina (referee) ; Čáslavský, Josef (advisor)
The identification of the hydrolysis and photodegradation products of flexible polyurethane foams (PUFs) with addition of biooriginated and biodegradable additive was the first topic of this dissertation work. Separation of polyurethane foam hydrolysis degradation products, designed for ecotoxicological tests, was managed by high-performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (HPLC/MS). The degradations product structure was elucidated by tandem mass spectrometry (MSn). PUF photodegradation products were obtained by exposure of materials by irradiation at 254 nm. Semi-volatile degradation products were isolated from the exposed polyurethane by n-hexane extraction; volatile compounds were collected by solid phase microextraction (SPME). Gas chromatography with mass spectrometry (GC/MS) and complete orthogonal tandem gas chromatography with mass spectrometry (GCxGC/TOF MS) was used for separation and identification of photodegradation products. The influence of the bio-filler on the character of degradation products and the possible effect of PUF degradation products on the environment was discussed at the end of this section. The determination of isoprostanes – markers of oxidative stress in tissues of beadlet anemone (Actinia equina) was the subject of the second topic. F2-isoprostanes were synthesized from the arachidonic acid. With thereby prepared isoprostanes the method of determination by liquid chromatography with tandem mass spectrometry (HPLC/MS/MS) was developed and optimized. The isoprostane isolation process from the Actinia equina tissues was optimized with solid phase extraction (SPE). The resulting methodology was used to quantify isoprostanes in tissues of anemones, which were exposed to both moderate and high temperature changes. The temperature changes were used to initiate the oxidative stress in organisms. In addition, concentration levels of unknown compounds were also monitored. These unknown compounds were extracted from tissues together with F2-isoprostanes and their identity is discussed in this dissertation work too. The possibility of using isoprostane levels in the Anthozoa tissues for the oxidative stress monitoring is discussed in the conclusion of this work.
|
|
|
Use of Waste Substrates to Production of Enriched Yeast Biomass
Starečková, Terezie ; Demnerová, Kateřina (referee) ; Vávrová, Milada (referee) ; doc.PharmDr.Petr Babula, Ph.D. (referee) ; Márová, Ivana (advisor)
Yeasts are like other organisms constantly exposed to environmental influences. Their survival depends on the skills to adapt to environmental changes, including the ability to use various alternative sources of nutrients. In presented PhD thesis carotenogenic yeast belonging to the genera Rhodotorula, Sporobolomyces and Cystofilobasidium were tested for ability to use of selected waste substrates, and also subjected to several types of exogenous stress effects and mutations in order to increase the production of microbial biomass enriched with specific metabolites. As alternative nutrient sources derived from waste substrates from agricultural and farm production apple peel, pulp, corn germ and more were tested. Yeasts were also exposed to osmotic, oxidative and combined stress (benefits of various concentrations of NaCl and H2O2 to the culture media), followed by metal ions of selenium and chromium in concentrations of 0.01 mM, 0.1 mM and 1 mM. The effect of mutagen methanesulfonic acid ethyl ester was tested too. In all experiments the adaptivity of cells, morphological changes, color pigments produced by the media while some important fungal metabolites production and changes in chromosomal DNA fragmentation were analyzed. In order to evaluate potential changes in the yeast genome after treatment with mutagen and stress factors methods for isolation of intact chromosomal DNA and DNA analysis by pulsed field gel electrophoresis was optimized. The amount of produced metabolites was mainly analyzed by RP-HPLC with UV/VIS and MS detection. The work has been shown that most strains are able to use waste substrates and produced selected target metabolites. Biomass, for example, in R. aurantiaca on apple fiber was about 7 g/l and in C. capitatum cultivated on modified whey reached to 9 g/l. Amount of produced carotenoids by R. aurantiaca cultivated on wheat germ and maize after enzymatic hydrolysis by F. solani was 1.01 mg/g and S. roseus on pasta 4.3 mg/g. The values of ergosterol synthesis in R. aurantiaca are on the apple shells around 4.8 mg/g, in S. roseus on pasta with the enzymatic hydrolysis of P. chrysosporium 8.9 mg/g. The best substrate for biomass production and induction of carotenoids are waste substartes containing a mixture of simple and complex carbohydrates enriched with the addition of nitrogen compounds. Potential cytotoxic effect of stress factors of low concentrations was demonstrated. Red yeast genome was able to distribute by optimized PFGE, the karyotype of tested yeasts contain 11 or more chromosomes with visible differences between yeast species and genera. During exchange internship the ability of recombinant yeast S. cerevisiae to convert xylose to xylitol, which would be achieved by increasing the production of bioethanol as alternative fuel sources was studied. It turned out that both ligninocellulose materials to bioethanol production, as well as various waste substrates for microbial synthesis of carotenoids would reduce costs for industrial production of yeast metabolites, as well as to reduce the negative burden on the environment.
|
|
|
Controlled Production and Degradation of Selected Biomaterials
Obruča, Stanislav ; Demnerová, Kateřina (referee) ; Vávrová, Milada (referee) ; Němec, Miroslav (referee) ; Márová, Ivana (advisor)
Předložená disertační práce se zabývá studiem produkce a degradace polymerních materiálů s využitím mikroorganismů. Hlavní pozornost je upřena ke studiu produkce polyesterů bakteriálního původu - polyhydroxyalkanoátů. Tyto materiály jsou akumulovány celou řadou bakterií jako zásobní zdroj uhlíku, energie a redukční síly. Díky svým mechanickým vlastnostem, kterými silně připomínají tradiční syntetické polymery jako jsou polyetylén nebo polypropylén, a také díky své snadné odbouratelnosti v přírodním prostředí, jsou polyhydroxyalkanoáty považovány za ekologickou alternativu k tradičním plastům vyráběným z ropy. Polyhydroxyalkanoáty mají potenciál najít řadu aplikací v průmyslu, zemědělství ale také v medicíně. Významná část předložené práce je zaměřena na produkci polyhydroxyalkanoátů z odpadních substrátů pocházejících především z potravinářských výrob. Testována byla odpadní syrovátka nebo odpadní oleje z různých zdrojů. Právě využití levných odpadních substrátů je strategií, která by mohla přispět ke snížení ceny polyhydroxyalkanoátů a tím usnadnit jejich masové rozšíření. Podle výsledků dosažených v této práci jsou právě odpadní olejové substráty velice perspektivní cestou k ekonomicky rentabilní biotechnologické produkci polyhydroxyalkanoátů. Další část předložené práce se zabývá studiu spojení metabolické role polyhydroxyalkanoátů a stresové odpovědi bakterií. V této práci bylo zjištěno, že expozice bakteriální kultury řízené dávce etanolu nebo peroxidu vodíku významně navýší dosažené výtěžky a to o přibližně 30 %. Po aplikaci výše zmíněných stresových faktorů došlo k aktivaci metabolických drah vedoucí k odbourání stresového faktoru z média. Výsledkem bylo navýšení poměru NAD(P)H/NAD(P)+, což vedlo k částečné inhibici Krebsova cyklu a naopak aktivaci biosyntetické dráhy polyhydroxyalkanoátů. Mimoto došlo k významnému navýšení molekulové hmotnosti výsledných materiálů. Podle těchto výsledků se regulovaná aplikace vhodně zvolených stresových podmínek zdá být zajímavou strategií, která vede nejen k navýšení celkových výtěžků, ale také významnému zlepšení vlastností polymeru. Poslední část disertační práce se zabývala studiem procesu biodegradace polyuretanových materiálů. Polyuretanové eleastomery byly modifikovány rozličnými biopolymery za účelem navýšení jejich biodegradability. Tyto materiály byly posléze vystaveny působení směsné termofilní kultury jako modelového systému, který simuluje přirozené konsorcium bakterií. Přítomnost testovaných materiálů v kultivačním médiu vedla k neobvyklým růstovým charakteristikám bakteriální kultury. V průběhu prvních několika dní byl růst kultury silně inhibován, nicméně po překonání této neobvykle dlouhé lag-fáze došlo k intenzivnímu nárůstu kultury. Hlavní podíl na hmotnostním úbytku testovaných materiálů během experimentů měl samovolný rozpad materiálů, nicméně byl pozorován i vliv bakteriální kultury, kdy míra biotické degradace závisela na použitém modifikačním činidle. Nejvyšší míra biotické degradace byla pozorována u polyuretanového materiálu modifikovaného acetylovanou celulózou. Lag-fáze byla způsobena uvolněním nezreagovaného katalyzátoru (dibutylcínlaurát) a polyolu do kultivačního média. Bakteriální kultura se však po čase dokázala na přítomnost toxických látek v médiu adaptovat nebo je dokázala eliminovat.
|
|
| |
|
|
Národní inventura persistentních organických polutantů v České republice: Technologie a biotechnologie pro likvidaci POPs
Recetox - Tocoen and Associates, Brno ; Demnerová, Kateřina ; Matějů, Vít ; Punčochář, Miroslav ; Pekárek, Vladimír ; Holoubek, Ivan
Zpráva přináší popis technologií použitelných ke zneškodňování POPs. V první části jsou popsány termické, chemické, fyzikálně chemické a fyzikální procesy a biologické technologie. Druhá část se věnuje biodegradaci, inovativním biologickým metodám likvidace a bioremediačním technologiím při odstraňování polychlorovaných bifenylů ze životního prostředí (bakteriální degradace, degradace houbami bílé hniloby, metabolismus PCBs u rostlin, fyromediace. Jsou uvedeny biotechlogie schválené k použití v ČR.
|
|
| |
|
|
Zabezpečení laboratorní detekce geneticky modifikovaných organismů včetně mikroorganismů
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Ústav biochemie a mikrobiologie, Praha ; Zdeňková, Kamila ; Pazlarová, Jarmila ; Demnerová, Kateřina
Spolupráce při přípravě metodik vzorkování a stanovení přítomnosti GMO pro účely kontroly, pokračování spolupráce na přípravě ISO normy vzorkování GMO v rámci skupiny WG 34, účast na práci mezinárodní komise pro akreditaci GMO laboratoří, informace o stavu přípravy příslušných norem na mezinárodní úrovni, zejména v EU, operativní stanovení přítomnosti GMO v rostlinných popřípadě mikrobiálních materiálech ve vzorcích dodaných ČIŽP, rozvíjení mezinárodní spolupráce v rámci ENGL (referenční laboratoř EK pro stanovení GMO), účast na mezinárodních laboratorních porovnáních, prezentované výsledky.
|
|
| |
|
|
Zabezpečení laboratorní detekce geneticky modifikovaných organismů včetně mikroorganismů
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Ústav biochemie a mikrobiologie, Praha ; Zdeňková, Kamila ; Pazlarová, Jarmila ; Demnerová, Kateřina
Cílem projektu bylo ověřování metodik vzorkování a stanovení přítomnosti GMO pro účely kontroly, účast na práci mezinárodní komise pro akreditaci GMO laboratoří, zapojení do přípravy příslušných norem na mezinárodní úrovni, zejména v EU, operativní stanovení přítomnosti GMO v rostlinných, příp. mikrobiálních materiálech ve vzorcích dodaných ČIŽP, uchovávání referenčních vzorků pro potřeby objednatele a ČIŽP, spolupráce se Společným výzkumným ústavem Evropské komise (Joint Research Centre EC) v Ispře, plnění úkolů v rámci evropské sítě detekčních laboratoří GMO (European Network of GMO Laboratories - ENGL), zprostředkování informací objednateli, spolupráce s ČIŽP při školení pracovníků a metodické konzultace pro pracovníky ČIŽP, poskytování podkladů SZÚ CHŘP Brno pro zpracování přehledu metod pro průkaz a stanovení GMO a GM produktů v laboratoři FPTB a podkladů pro zpracování přehledu uchovávaných referenčních vzorků.
|
|
|
Následky interakcí mezi rostlinami a mikroby ovlivňujících osud xenobiotik v životním prostředí
Macková, Martina ; Vrchotová, N. ; Beranová, K. ; Najmanová, J. ; Lovecká, P. ; Kochánková, L. ; Sylvestre, M. ; Demnerová, Kateřina ; Macek, Tomáš
The effects and consequences of plant-microbe metabolic interactions influencing fate of xenobiotics in the environment.are discussed, illustrated by our results on PCB degradation by microflora in plant rhizosphere.
|
guest ::
RSS feed.